การหาแรงลัพธ์-สื่อการสอนวิทยาศาสตร์

การหาแรงลัพธ์คือการหาแรงเดี่ยวที่ส่งผลเหมือนแรงหลายแรงที่กระทำต่อวัตถุเดียวกันสามารถหาได้หลายวิธี เช่น การใช้การบวกแบบพีชคณิตสำหรับแรงในแนวเดียวกัน, การวาดรูปตามหลักหางต่อหัวสำหรับแรงที่ทำมุมกัน, หรือการใช้หลักสี่เหลี่ยมด้านขนานสำหรับ 2 แรง. หากมีแรงหลายแรง ให้แตกแรงเข้าแกนตั้งฉาก จากนั้นจึงรวมแรงที่อยู่ในแกนเดียวกัน. 

1. การหาแรงลัพธ์ของแรงที่อยู่ในแนวเดียวกัน 

• แรงทิศทางเดียวกัน:

นำขนาดของแรงทั้งหมดมาบวกกัน. 

• ตัวอย่าง: ถ้าออกแรง 5 นิวตัน และ 3 นิวตัน ไปทางเดียวกัน แรงลัพธ์คือ 5 + 3 = 8 นิวตัน. 
• แรงทิศทางตรงข้าม:

นำขนาดของแรงที่มากกว่า หักลบด้วยแรงที่น้อยกว่า แรงลัพธ์จะมีทิศเดียวกับแรงที่มากกว่า. 

• ตัวอย่าง: ถ้าออกแรง 5 นิวตัน และ 3 นิวตัน ไปในทิศทางตรงข้าม แรงลัพธ์คือ 5 – 3 = 2 นิวตัน (มีทิศทางเดียวกับแรง 5 นิวตัน). 
• แรงเท่ากันทิศตรงข้าม:

ถ้าแรงทั้งสองมีขนาดเท่ากัน แรงลัพธ์จะเป็นศูนย์ วัตถุจะไม่เคลื่อนที่. 

2. การหาแรงลัพธ์ของแรงที่ทำมุมกัน 

• หลักสี่เหลี่ยมด้านขนาน (สำหรับ 2 แรง):
• ลากเส้นแรงทั้งสองจากจุดเดียวกัน ให้แรงทั้งสองเป็นด้านประกอบของรูปสี่เหลี่ยมด้านขนาน.
  • ลากเส้นทแยงมุมจากจุดเริ่มต้นของแรงทั้งสอง เส้นทแยงมุมนั้นคือเวกเตอร์แรงลัพธ์. 
• การวาดรูปหางต่อหัว (สำหรับแรงหลายแรง):
• นำหางของแรงถัดไปต่อกับหัวของแรงแรก. 
  • ทำเช่นนี้ไปเรื่อยๆ จนครบทุกแรง. 
  • แรงลัพธ์คือเส้นที่ลากจากหางของแรงแรกไปยังหัวของแรงสุดท้าย. 
• การแตกแรงเข้าแกนตั้งฉาก (สำหรับหลายแรง):
• กำหนดแกนตั้งฉาก (แกน X, แกน Y). 
  • แตกแรงแต่ละแรงให้มีองค์ประกอบในแนวแกน X และแกน Y โดยใช้ cosθ สำหรับแรงชิดมุม และ sinθ สำหรับแรงไม่ชิดมุม. 
  • รวมแรงในแนวแกน X และแกน Y แยกกัน ได้เป็น Rx และ Ry. 
• ใช้ทฤษฎีบทพีทาโกรัสหาขนาดของแรงลัพธ์ (R = √(Rx² + Ry²)).